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Effiziente Kühlung ist der Pulsschlag eines maritimen Antriebssystems und seiner Hilfsysteme. Wärme muss aus dem Kühlwasserkreislauf des Hauptmotors, dem Ladeluftkühler, dem Schmieröl-Kühler, dem Frischwassererzeuger sowie den schiffsbordseitigen Kühlkreisläufen an das Meer abgeführt werden – und zwar ohne wesentliche Solltemperaturen bei wechselnden Lastbedingungen zu gefährden. Plattenwärmeaustauscher (PHE) sind für solche Anwendungen bevorzugt, da sie platzsparend konstruiert sind, über überzeugende Leistungsmerkmale verfügen und sich einfach konfigurieren lassen.
Richtige Dimensionierung und thermische Gestaltungsmargen
Bei der Konstruktion und Installation eines neuen Schiffes sollte der Plattenwärmeaustauscher nicht nur auf die vom Motorenhersteller veröffentlichten Daten ausgelegt werden, sondern stets auch eine zusätzliche maritime Sicherheitsreserve berücksichtigen, die sich im Laufe der Zeit durch den jeweiligen Einsatzbetrieb ergibt. Bei jedem Neubau oder jeder Erneuerung wird empfohlen, dem Plattenwärmeaustauscher mindestens eine marine Verschmutzungssicherheitsreserve von 10–15 % zuzuweisen, um sicherzustellen, dass die vorgesehenen Austrittstemperaturen vom neuen Zustand bis hin zu den Reinigungsintervallen bei fortschreitender Verschmutzung eingehalten werden. Annäherungstemperatur: Erwägen Sie eine kleinere Annäherungstemperatur, da dies eine höhere Leistung erfordert; beachten Sie jedoch den zusätzlichen Pumpenergiebedarf. Die thermischen Ingenieure von SME modellieren Ihren gesamten Betriebsbereich – von langsamer Fahrt bei einer Meerwassertemperatur von −5 °C bis zur Volllast bei 35 °C im Frischwasserkreislauf – um sicherzustellen, dass der vorgeschlagene PHE korrekt dimensioniert ist.
Optimierung der Strömungsverteilung und des Druckverlustmanagements
Es ist entscheidend, dass die Durchflussraten sowohl im Meerwasser- als auch im Süßwasserstrom gleichmäßig über sämtliche Platten innerhalb einer bestimmten Anordnung von PHE-Platten verteilt werden, um sicherzustellen, dass nicht jeder Abschnitt des PHE unter idealen Bedingungen arbeitet. Der Konstrukteur muss zudem darauf achten, ein Strömungsregime zu etablieren, das – auf der Meerwasserseite der Anordnung – den Druckabfall minimiert, indem eine angemessene Auslegung hinsichtlich der Anzahl der Durchgänge und der Platten gewährleistet wird; auf der Süßwasserseite hingegen ist ein Ausgleich zwischen der Förderung der Wärmeübertragungsleistung und der Sicherstellung einer guten Annäherungstemperatur erforderlich. Die Überwachung der Druckabfälle auf beiden Seiten des PHE ist mittlerweile zu einer Methode für proaktive Eingriffe in die Kühlkreisläufe geworden. Die Teams von SME installieren regelmäßig dauerhaft montierte, überwachte Differenzdrucktransmitter, wodurch rechtzeitige Reinigungsmaßnahmen ermöglicht werden.
Intelligente Steuerungsstrategien und Temperaturregelung
Obwohl die Steuerung über ein dreiwegiges Bypassventil funktioniert, geht dabei häufig wertvolle Pumpenergie verloren. Eine variable Durchflusssteuerung über die Hauptpumpe mit Drehzahlreglern (VSDs) kann den Wärmeübergang am PHE verbessern, indem sie die Meerwasserdurchflussgeschwindigkeit bei wechselnden Lasten konstant hält. Dadurch wird ein effektiverer Wärmeübergang über alle Platten erreicht – im Gegensatz dazu, sämtliches gekühltes Wasser durch den Kühlwasserpumpen-Bereich zirkulieren zu lassen. Temperatursensoren sollten an den Ein- und Austritten beider Medien installiert werden, um präzise Rückkopplungsschleifen im Schiffskontrollsystem bereitzustellen. SME sind Spezialisten für den Austausch veralteter Kühlungssteuerpaneele gegen intelligentere und automatisierte Lösungen in Zusammenarbeit mit Ihrem VCU-/Automatisierungsanbieter.
Wartungsprogramme und Ablagerungsvermeidung
Ohne regelmäßige Reinigung eines Plattenwärmeaustauschers (PHE) nimmt die Leistung und Effizienz eines meeresbezogenen Kühlsystems naturgemäß ab. Das Wachstum von Meerwasser auf der Seeseite des PHE und die daraus resultierende Verschmutzung beginnen, die Wärmeübertragungsfläche zu isolieren. Basierend auf tatsächlichen Überwachungsergebnissen wird ein optimierter Wartungszyklus geplant – nicht nach einem starren Kalenderschema. Typischerweise ist eine Reinigung erforderlich, sobald der Druckabfall auf der Meerwasserseite um 20 % über den sauberen Wert ansteigt oder sobald die Temperatur des Süßwasseraustritts bei Volllast um mehr als 2 °C ansteigt. Falls sich Calciumablagerungen gebildet haben, entfernt eine chemische In-situ-Reinigung diese in der Regel einfach und effizient; falls jedoch Fremdstoffe zwischen den Platten eingebracht wurden oder eine hartnäckige Biofouling-Belastung vorliegt, ist eine Hochdruck-Strahlreinigung im zerlegten Zustand in einer Werft erforderlich.
Für Schiffe mit wiederholtem Biofouling kann die Installation eines MGPS eine hilfreiche Lösung sein. Kostenoptimiert, sicher, schnell und weltweit vor Ort – jederzeit, auch während des Betriebs (auf Reise) – sorgen wir dafür, dass Ihre Schiffe weiterlaufen. Eine optimale Kühlleistung innerhalb Ihrer Kühlkreisläufe für PHE basiert auf einem ausgewogenen, integrierten Ansatz: optimales Systemdesign, gesteuerte Prozesse, regelmäßige Überwachung, solide Wartungskonzepte sowie tiefes Verständnis der Betriebseigenschaften Ihrer Schiffe. Die maritime Branchenexpertise der SEM Group, die über zwei Jahrzehnte zurückreicht, sowie ihre globale Kundenbasis – Zehntausende Schiffe und Reedereien – machen uns zu Ihrem Partner, um mehr aus Ihrer Kühlleistung herauszuholen. Unser Team besteht aus über 100 Spezialingenieuren und Technikexperten, unterstützt durch eine 5.000-m²-Werkstatt (Nantong, China), die Zertifizierung nach ISO 9001/14001/45001 (ANAB/IAF/UKAS) sowie unser weltweites Netzwerk. Wo immer hochwirksame und kostenoptimierte maritime Lösungen gefragt sind, entscheiden Sie sich für SME-Expertise!